СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ КАРБОНАТНО-ФЛЮОРИТОВЫХ РУД И ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК B03D1/02 B03D1/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях горнодобывающей промышленности при переработке карбонатно-флюоритовых руд с высоким содержанием кальцита.

Известен способ флотации, заключающийся в том, что при флотации флюоритосодержащих карбонатных руд применяется депрессор кальцита. Разделение флюорита и кальцита при этом осуществляется с применением в качестве депрессора карбонатов смеси кислого жидкого стекла с бифторидом аммония. Способ осуществляется путем подготовки исходной руды до крупности 85% класса минус 0,040 мм, операции основной флотации с получением отвальных хвостов и чернового CaF₂ концентрата и шести перечисток с получением в последней перечистке кондиционного концентрата, обезвоживания камерных продуктов перечисток чернового флюоритового концентрата и флотации обезвоженных промпродуктов всех шести перечистных операций в отдельном цикле с получением отвального камерного продукта и пенного, направляемого после дополнительной его перечистки в основную флотацию (Авт. св. СССР, кл. В 03 D 1/02, №654291, заявл. 28.06.77 г., опубл. 30.03.79 г.).

Известна поточная линия для флотации флюоритсодержащих карбонатных руд, состоящая из мельницы и классификатора, флотомашин, сгустителя (Авт. св. СССР, кл. В 03 D 1/02, №654291, заявл. 28.06.77 г.).

Данные способ и поточная линия с выводом промпродуктов для их переработки в отдельном цикле после их предварительного обезвоживания позволяют вести флотацию без подогрева пульпы при температуре 20-22°С.

Недостатком данного способа и поточной линии является то, что они не обеспечивают получение высококачественных флюоритовых концентратов с содержанием CaF₂ более 92%.

Наиболее близким техническим решением является способ обогащения с применением в качестве подавителя карбонатных минералов кислого жидкого стекла, подаваемого в основную и перечистные операции. Способ осуществляет поточная линия, включающая измельчительное оборудование, флотомашину для проведения основной флотации с получением отвальных хвостов и грубого чернового флюоритового концентрата и флотомашины для проведения пяти перечистных операций с получением кондиционного флюоритового концентрата и возвратом промпродуктов перечисток (кроме первой и второй) в предыдущие операции (промпродукт первой перечистки выводится в отвал, второй - в основную флотацию) (Астахов Р.Я., Никифоров К.А., Мохосоев М.В. Селективная флотация флюорит-карбонатных руд. - Новосибирск: Наука, 1983. С.103).

Данные способ и поточная линия позволяют вести флотацию также без подогрева пульпы при температуре 20-22°С за счет введения во все операции кислого жидкого стекла, ликвидировать промпродуктовую флотацию и несколько улучшить качество флюоритового концентрата марки ФФ-95Б с достижением содержания CaF₂ в нем до 96,4% при обогащении богатых руд Начирского месторождения, содержащих 37,44% CaF₂ и 26,19% СаСО₃ (карбонатный модуль 3,3), и 97% CaF₂ при обогащении также богатых руд Олимпийского месторождения, содержащих 35,97% CaF₂ и 10,9% СаСО₃ (карбонатный модуль 1,4) (Астахов Р.Я., Никифоров К.А., Мохосоев М.В. Селективная флотация флюорит-карбонатных руд. - Новосибирск: Наука, 1983. С.108).

Основным недостатком этого способа и линии является невозможность дальнейшего повышения качества флюоритового концентрата.

Техническим результатом изобретения является повышение качества флюоритовых концентратов и эффективности переработки руд с высоким содержанием карбонатов, трудно поддающихся обогащению.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе обогащения карбонатно-флюоритовых руд, включающем измельчение руды с введением структурообразователей жидкой фазы, флотацию с использованием в качестве депрессора карбонатов кислого жидкого стекла, перед флотацией проводят стабилизацию энергетического состояния дисперсной системы, в качестве структурообразователей применяют CaCl₂ и NaCl в соотношении 3:1, а флотацию осуществляют в открытом цикле с проведением основной и перечистных операций, причем после основной и первой перечисток получают отвальные хвосты и концентрат, поступающий на 2 и последующие перечистки, которые проводят с разделением на два продукта - пенный, как флюоритовый концентрат, камерные, как карбонатный концентрат, с выводом карбонатного концентрата после каждой перечистки.

Поточная линия для переработки карбонатно-флюоритовых руд, содержащая последовательно соединенные устройства для измельчения и классификации по крупности, флотационную машину для основной флотации и флотационные машины для перечистных операций чернового концентрата, гранулятор для получения окатышей карбонатного концентрата, линия дополнительно снабжена устройствами для приготовления и подачи растворов структурообразователей, установленными перед устройствами для измельчения, и устройствами для осуществления стабилизации энергетического состояния пульпы, установленными перед флотационными машинами.

Введение этих устройств позволяет получать флюоритовый концентрат высшей марки ФФ-97А, содержащий 98,28% CaF₂, 0,13% СаСО₃ при общем извлечении CaF₂ во флюоритовый и карбонатный концентраты 80-81%.

Такой вариант обогащения корбонатно-флюоритовых руд обеспечивает получение наиболее высоких технологических показателей обогащения

В отличие от известного в предлагаемом способе особенностью флотации является то, что применяемая система регулирования структуры жидкой фазы и энергетического состояния дисперсной системы совместно с разработанным реагентным режимом обеспечивают высокую скорость процесса разделения кальцийсодержащих минералов на основе аэрофлокулярной флотации и в связи с этим существенное сокращение времени флотации.

Суть стабилизации энергетического состояния дисперсной системы заключается в том, что в процессе измельчения за счет активного уменьшения крупности частиц резко увеличивается поверхность твердой фазы и обнажаются химические связи на минералах. Двухфазная система становится термодинамически неустойчивой и за счет этого в пульпе активно происходят процессы изменения физико-химических свойств на границе раздела фаз. Как в лабораторных, так и в промышленных условиях процессы стабилизации системы контролируются по изменению значения Eh пульпы. Экспериментально доказано, что достижение высоких технологических показателей при обогащении карбонатно-флюоритовых руд возможно только после оптимизации энергетического состояния, определяемого в данном случае при достижении Eh пульпы величины 1300 мВ. Такое состояние системы достигается после измельчения руды за 11-14 минут выдержки флотационной пульпы в спокойном состоянии или при перемешивании.

Введение в измельчение соединений CaCl₂ и NaCl в соотношении 3:1 позволяет регулировать структуру клатратных гидратов жидкой фазы для повышения эффективности разделения кальцийсодержащих минералов (СаСО₃ и CaF₂) в процессе флотации. Исследования показали, что при определенной концентрации хлоридов кальция и натрия существенно усиливаются гидрофобные свойства флюорита, что облегчает проведение процесса отделения его от карбонатов кальция и магния.

Поточная линия обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом:

- при предлагаемой линии не требуется очистка воды и ее умягчение. Высокие технологические показатели получены на воде большой жесткости;

- рекомендованная поточная линия может работать на полном оборотном водоснабжении без снижения всех технологических показателей, что доказано экспериментально;

- выпуск двух концентратов - флюоритового и карбонатного значительно повышает комплексность использования минерального сырья и технико-экономические показатели производства.

Способ обогащения карбонатно-флюоритовых руд осуществляется следующим образом. Измельченная руда до крупности 72-75% класса крупности 0,0074 мм подвергается флотации в составе основной, контрольной и 8 перечистных операций с получением отвальных хвостов в контрольной флотации и первой перечистной операции, карбонатного концентрата в составе промпродуктов 2-8 перечисток после их окомкования на грануляторе и флюоритового концентрата в 8 перечистке. Флотация осуществляется жирнокислотными собирателями с применением в качестве депрессора карбонатов кислого жидкого стекла. Флотация с получением высококачественных кондиционных флюоритового и карбонатного концентратов возможна с применением стабилизации энергетического состояния дисперсной системы после измельчения руды и использования структурообразователя CaCl₂ и NaCl в соотношении 3:1.

На чертеже показана схема поточной линии.

Поточная линия состоит из мельницы 1, классификатора 2, устройств для приготовления растворов структурообразователей 3 и 4, устройства для оптимизации энергетического состояния пульпы 5, устройства для перемешивания пульпы с флотореагентами 6, флотомашины 7 для основной флотации и восьми флотомашин для перечистных операций 8-15, гранулятор для получения окатышей карбонатного концентрата 16.

Поточная линия работает следующим образом. Исходная руда, подготовленная в дробильном отделении до необходимой крупности, поступает на рудоподготовку до крупности 72-75% класса минус 0,074 мм в цикл измельчения в составе мельницы 1 и классификатора 2. Одновременно с этим в мельницу подаются приготовленные по специальной методике структурообразователи - растворы электролитов CaCl₂ и NaCl в соотношении 3:1 из устройств 3 и 4.

В классификаторе 2 пульпа разделяется на пески, возвращаемые в мельницу на доизмельчение и слив, поступающий в цикл стабилизации энергетического состояния дисперсной системы перед флотацией. Устройство 5, предназначенное для выполнения этой задачи, может применяться в виде контактного чана или нескольких камер флотационных машин, количество которых подбирается в зависимости от необходимого времени для этой операции. Подготовленная таким образом пульпа обязательно перемешивается с флотореагентами без доступа воздуха в устройстве 6, которое может быть представлено, например, контактным чаном или определенным количеством камер флотомашин. Операция в устройствах 5 и 6 обеспечивает образование флокул и последующее проведение аэрофлокулярной флотации, благодаря которой резко возрастает скорость флотации флюорита, т.е. уменьшается в каждой последующей операции время флотации, а значит и количество камер флотомашин.

В качестве флотореагентов в данной операции используются: олеиновая кислота, хлористый кальций, кислое жидкое стекло и Т-80. Рекомендуется применение дробной подачи флотореагентов во флотомашине 7 для основной флотации, в которой получают грубый черновой концентрат флюорита, поступающий далее на 8 перечисток, и отвальные хвосты. Во флотомашине 8 проводят первую перечистку чернового CaF₂ концентрата с получением отвальных хвостов и концентрата, который последовательно проходит через флотомашины 9-15 для проведения перечистных операций и получения во флотомашине 15 богатого флюоритового концентрата марки ФФ-97А с содержанием CaF₂ 98,28% и СаСО₃ 0,13%. Благодаря применению структурообразователей и устройства 5 для стабилизации энергетического состояния пульпы улучшается селекция минералов, отпадает необходимость в доводке камерных продуктов, а все собранные вместе или объединенные в различных соотношениях промпродукты перечисток (со второй по восьмую) представляют собой кондиционный карбонатный концентрат, который поступает на гранулятор 16 для получения окатышей. Перемешивание с флотореагентами в первой, второй и третьей перечистках осуществляется в начале этих операций в камерах флотомашин 8, 9, 13.

Технологические возможности предлагаемой поточной линии приведены в таблице.

Таблица
Технологические показатели обогащения карбонатно-флюоритовых руд (с карбонатным модулем 0,95) Начирского и Олимпийского месторожденийНаименованиеВыход,Содержание, %Извлечение, %Условия опытапродукта%CaF₂СаСО₃CaF₂СаСО₃ Концентрат23,6298,280,1363,340,16Применение смесифлюоритовый     структурообразователейКонцентрат17,7235,5443,5617,1839,65(CaCl₂:NaCl=3:1) икарбонатный     стабилизацияПромпродукт11,0224,2827,287,315,45энергетического1 перечистки     состояния пульпыОтвальные47,649,6518,2712,1844,74 хвосты      Исходная100,036,6519,46100,0100,0 руда      Концентрат19,7497,790,5358,890,49Применение CaCl₂ вфлюоритовый     качествеКонцентрат17,9139,443,821,5236,94структурообразователякарбонатный     и стабилизацияПромпродукт12,2334,1720,967,8219,68энергетического1 перечистки     состояния пульпыОтвальные50,127,718,1711,7719,68 хвосты      Исходная100,032,7821,24100,0100,0 руда      

Продолжение табл.Наименование продуктаВыход,%Содержание, %Извлечение, %Условия опытаCaF₂СаСО₃CaF₂СаСО₃Концентрат22,5893,112,6764,832,92Без примененияфлюоритовый     структурообразователейКонцентрат19,7625,548,2615,5346,14и стабилизациикарбонатный     энергетическогоПромпродукт11,6918,8226,876,7815,2состояния пульпы1 перечистки      Отвальные45,979,0716,0712,8635,74 хвосты      Исходная100,032,4320,68100,0100,0 руда      

Таким образом, предлагаемые способ и поточная линия позволяют получить флюоритовый концентрат высшей марки ФФ-97А, содержащий 98,28% CaF₂, 0,13% СаСО₃ при общем извлечении CaF₂ во флюоритовый и карбонатный концентраты 80-81%. Такой способ обогащения корбонатно-флюоритовых руд обеспечивает высокую скорость процесса разделения кальцийсодержащих минералов на основе аэрофлокулярной флотации и в связи с этим существенное сокращение времени флотации.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях горнодобывающей промышленности при переработке карбонатно-флюоритовых руд с высоким содержанием кальцита. Позволяет повысить качество флюоритовых концентратов и эффективность переработки руд с высоким содержанием карбонатов, трудно поддающихся обогащению. Способ включает введение в процесс измельчения структурообразователей CaCl₂ и NaCl в соотношении 3:1 при использовании в качестве депрессора карбонатов при флотации флюоритовых руд. Дополнительно ведут операции стабилизации энергетического состояния дисперсной системы как с выдерживанием в течение определенного времени в спокойном состоянии, так и с перемешиванием пульпы. Поточная линия содержит последовательно соединенные устройства для измельчения и классификации по крупности, флотомашину для основной флотации и флотомашины для перечистных операций чернового концентрата с получением флюоритового и карбонатного концентратов и отвальных хвостов в основной флотации и первой перечистке, гранулятор для получения окатышей карбонатного концентрата. Линия снабжена устройствами для приготовления растворов структурообразователей и подачи их в процесс измельчения, устройствами для осуществления стабилизации энергетического состояния пульпы. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Способ обогащения карбонатно-флюоритовых руд, включающий измельчение руды с введением структурообразователей жидкой фазы, флотацию с использованием в качестве депрессора карбонатов кислого жидкого стекла, отличающийся тем, что перед флотацией проводят стабилизацию энергетического состояния дисперсной системы, в качестве структурообразователей применяют CaCl₂ и NaCl в соотношении 3:1, а флотацию осуществляют в открытом цикле с проведением основной и перечистных операций, причем после основной и первой перечистки получают отвальные хвосты и концентрат, поступающий на 2 и последующие перечистки, которые проводят с разделением пульпы на два продукта - пенный, как флюоритовый концентрат, и камерный - как карбонатный концентрат, с выводом карбонатного концентрата после каждой перечистки.2. Поточная линия для переработки карбонатно-флюоритовых руд, содержащая последовательно соединенные устройства для измельчения и классификации по крупности, флотационную машину для основной флотации и флотационные машины для перечистных операций чернового концентрата, гранулятор для получения окатышей карбонатного концентрата, отличающаяся тем, что линия дополнительно снабжена устройствами для приготовления и подачи растворов структурообразователей, установленными перед устройствами для измельчения, и устройствами для осуществления стабилизации энергетического состояния пульпы, установленными перед флотационными машинами.